ＳｕｐｐｌＳｅｐｔｅｍｂｅｒ．２００９现代矿业ＭＯＲＤＥＮＭＩＮＩＮＧ增刊２００９年９月回转窑电力拖动初探张洋（中国矿业大学（北京））柏松刘嘉（北方重工矿山机械分公司）摘要：从回转窑启停过程的特点，分析了以电机为核心的驱动系统的选择的重要性，着力探讨了直流电机拖动控制及交流电机拖动控制的调速原理，有助于理解设备选型及设备配置。关键词：回转窑；直流调速；变频拖动１引言回转窑按处理物料不同可分为水泥窑、冶金化工窑和石灰窑。回转窑在高温作用下把物料烧成为熟料，是水泥生产中的主机。水泥厂环境恶劣，粉尘大，直流电机长期工作在高热辐射的环境中，其碳刷、整流子损坏严重，这不仅需要大量的维修费用，而且对生产造成了极为严重的影响；目前国内有些厂家也曾将变频技术应用于回转窑控制，并运行良好，这不仅降低维修费用，节能降耗，开辟一条新的途径。２回转窑特点从电力拖动的角度看，回转窑属特殊性负载，正常运行低速，启动力矩大，在窑体大修烘炉期间，电机需长时间低速运行。这就需要拖动电动机必须有较高的起动转矩。因为托轮的轴承承受回转窑的重力很大，所以轴和轴瓦必须有足够大的接触面积，并且采用粘度较大的润滑油。由于静止状态下的托轮轴承与托轮轴之间没有润滑油膜，所以必须有足够的起动转矩才能使它开始转动。一旦开始转动后，就会因为润滑油膜的形成使阻转矩迅速下降，快速地进入运行状态。所以不管是什么电机只要能完成启动过程，在运行状态下就没有问题了。从结构上看回な且恢窒赋さ脑餐残紊璞福?虽然飞轮力矩较大，但转速低，若按照减速比的平方换算到电动机轴上的飞轮力矩则很小。而交、直流电动机的起动转矩一般都在额定转矩的１．５倍左右，为了完成启动只好用增大电动机额定功率的方法来达到提高起动转矩的目的。还有回转窑在热工状态不正常时，如物料过多或窑皮脱落，都显著增大偏心重量，造成电动机负载大幅度增加。为此，电动机的功率必须有足够的余量才行。从生产工艺上讲，一般干法中空窑的转速不大于２．０ｒ／ｍｉｎ，湿法长窑不大于１．４ｒ／ｍｉｎ，窑外分解窑则为３．２ｒ／ｍｉｎ左右。所以它们的调速范围在可能范围内越宽越好。鉴于以上情况，回转窑拖动电机和控制器的选择就比较复杂了，电机功率选择过大，启动没问题，但正常运转时就会出现大马拉小车的现象，能耗加大，一次性投资加大。功率小些正常运转没问题，但不能正常启动。这就需要有合适的控制器来调节了。下面就直流电机和交流电机拖动进行论述。３直流电机拖动控制水泥生产行业中，多年来回转窑一直沿用直流电机及其直流调速系统。它的主要优点是调速性能好，而且平滑性、经济性较好，起动性能良好。这些性能对某些生产机械的拖动来说，是十分重要的。但所用直流电源，体积大，系统复杂，故障率高，使直流电机的应用受到限制。近年来直流调速器的发展普及使得直流电机的优点得到了有效的发挥，如欧陆的５９０系列，ＡＢＢ公司的ＤＣＳ４００／５００／６００系列调速器，都是行业里应用不错的调速器。但这种调速电路复杂，维修难度大，操作繁琐，导致转速不平稳，增加了操作人员的看火难度；直流电动机在温度高、粉尘大的恶劣环境中工作，其炭刷、整流子损坏严重，维修费用高但直流电机及其直流调速系统价格昂贵，回转窑属特殊负载，低速启动力矩大，在窑体大修烘炉期间，直流电机长时间低速运行，需要较大的励磁电流，耗能高。低速运行系统不稳。回转窑采用直流控制时不能在很低的速度下运行，直流电机转速为８０ｒ／ｍｉｎ，起动过程中设备振动很大。３．１直流电机调速原理直流电机的转速表达式为：ｎ≈Ｕａ／Ｃｅ∞式中，ｎ为直流电动机的转速，ｒ／ｍｉｎ；Ｕａ为电枢的端２７３增刊现代矿业２００９年９月电压，Ｖ；Ｃｅ为电动势常数；妒为励磁磁通。由上式可见，欲改变电动机的转速，可以改变电枢电压或改变励磁磁通。由于提高电动机电枢端电压受到绕组绝缘耐压的限制，根据规定，只允许比额定电压提高３０％，因此提高ｕａ的范围不大。实际上改变ｕａ应用在降压的方向上。至于改变励磁磁通，增加【ｐ的可能性不大，因为一般电动机的额定磁通已设计得使铁心接近饱和。因此改变‘Ｐ一般应用在减弱的方向，称为弱磁调速，使转速从额定值向上调节。在调速范围要求较宽的情况下，可以结合应用上述两种方法，既在额定转速以下降压，在额定转速以上用弱磁。在实际中选择什么样的调速方法还取决于调速的经济指标，串电阻的方法经济指标较低，因电枢电流较大，串接电阻体积大，所需投资多，运行时产生大量损耗，效率低。３．２直流调速器原理直流调速器就是调节直流电动机速度的设备，上端和交流电源连接，下端和直流电动机连接，直流调速器将交流电转化成两路输出直流电源，一路输入给直流电机励磁（定子），一路输入给直流电机电枢（转子），直流调速器通过控制电枢直流电压来调节直流电动机转速。同时直流电动机给凋速器一个反馈电流。调速器根据反馈电流来